Uma equipa de investigadores do Instituto Max Planck para Materiais Sustentáveis (MPI-SusMat) identificou o mecanismo que leva à falha das baterias de estado sólido, uma descoberta que poderá acelerar o desenvolvimento de baterias mais seguras, duradouras e com maior capacidade para smartphones, veículos elétricos e outros dispositivos eletrónicos. O estudo foi publicado na revista científica Nature.
As baterias de estado sólido são consideradas uma das tecnologias mais promissoras para o armazenamento de energia, uma vez que substituem o eletrólito líquido das baterias convencionais por um material sólido, permitindo aumentar a densidade energética, melhorar a segurança e prolongar a vida útil. No entanto, a sua comercialização tem sido dificultada pela formação de dendritos de lítio, pequenas estruturas que podem perfurar o eletrólito sólido e provocar curto-circuitos internos.
Os investigadores conseguiram demonstrar que estes dendritos, apesar de serem constituídos por lítio metálico macio, geram uma elevada tensão hidrostática capaz de fraturar o eletrólito cerâmico rígido. Para chegar a esta conclusão, recorreram a técnicas avançadas de microscopia, preparação criogénica de amostras e simulações computacionais, descartando uma das principais hipóteses anteriormente consideradas para explicar o fenómeno.
Com esta nova compreensão, a equipa pretende agora desenvolver estratégias para impedir ou retardar a formação de fraturas, incluindo o reforço da resistência do eletrólito sólido, a introdução de microestruturas que desviem o crescimento dos dendritos e a aplicação de revestimentos protetores nos elétrodos de lítio. Os cientistas acreditam que estes avanços poderão aproximar a produção em larga escala de baterias de estado sólido, capazes de oferecer maior autonomia aos veículos elétricos e vários dias de utilização contínua em dispositivos móveis, embora sejam ainda necessários novos estudos antes da sua aplicação comercial.